トップ :: B 処理操作 運輸 :: B29 プラスチツクの加工;可塑状態の物質の加工一般

【発明の名称】 ペレット製造方法
【発明者】 【氏名】佐藤 光弘

【氏名】衛藤 直樹

【要約】 【課題】紙パウダーと澱粉とが略均一に混ざり合ったペレットを作ることができるペレット製造方法を提供する。

【構成】ペレット製造方法では、紙パウダーと澱粉とを水やアルコールとともに正逆2方向へ回転するリボンミキサー14の攪拌リボン19によって攪拌混練して水分含有混合物を作った後、混合物を正逆2方向へ回転する攪拌ホッパー15の攪拌翼28によって再混練することで、紙パウダーと澱粉とが略均一に混ざり合った混合物を作り、その混合物を造粒して複数のペレットを作る。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
所定量の紙パウダーおよび澱粉に水を加え、前記紙パウダーと前記澱粉とを前記水とともに混練して水分含有混合物を作る混練工程と、前記混合物を造粒して複数のペレットを作る造粒工程とを備えたペレット製造方法において、
前記混練工程が、第1混練機と、前記第1混練機の下流側に配置された第2混練機とを備え、前記第1混練機が、前記紙パウダーと前記澱粉と前記水とを投入する第1混練槽と、一方向へ延びていて前記第1混練槽に回転可能に取り付けられた第1軸と、前記第1軸とともに前記一方向へ回転する第1ブレードとを有し、前記第2混練機が、前記混合物を投入する第2混練槽と、前記一方向と交差する方向へ延びていて前記第2混練槽に回転可能に取り付けられた第2軸と、前記第2軸とともに前記一方向と交差する方向へ回転する第2ブレードとを有し、
前記混練工程では、前記第1混練機において前記紙パウダーと前記澱粉と前記水とを前記一方向へ回転する第1ブレードによって混練して前記混合物を作った後、前記第2混練機において前記混合物を前記一方向と交差する方向へ回転する第2ブレードによって再混練することで、前記紙パウダーと前記澱粉とが略均一に混ざり合った前記水分含有混合物を作ることを特徴とするペレット製造方法。
【請求項2】
前記第1混練機では、前記第1軸を時計回り方向へ所定時間回転させた後、該第1軸を反時計回り方向へ所定時間回転させ、前記第2混練機では、前記第2軸を時計回り方向へ所定時間回転させた後、該第2軸を反時計回り方向へ所定時間回転させる請求項1記載のペレット製造方法。
【請求項3】
前記第1混練機には、気化熱で前記水分含有混合物の混練時における摩擦熱を奪うアルコールが注入され、前記第1混練槽における前記混合物の温度が10〜30℃に保持される請求項1または請求項2に記載のペレット製造方法。
【請求項4】
前記第2混練機には、気化熱で前記水分含有混合物の混練時における摩擦熱を奪うアルコールが注入され、前記第2混練槽における前記混合物の温度が10〜30℃に保持される請求項1ないし請求項3いずれかに記載のペレット製造方法。
【請求項5】
前記紙パウダーと前記澱粉との総重量に対する前記水の混合割合が、20〜50重量%の範囲、前記第2混練機によって混練された後の前記水分含有混合物の水分含有率が、32〜38%の範囲にある請求項1ないし請求項4いずれかに記載のペレット製造方法。
【請求項6】
前記第1混練機に注入される前記アルコールの混合割合が、前記水の重量に対して2〜30重量%の範囲にあり、前記第2混練機に注入される前記アルコールの混合割合が、前記水の重量に対して2〜15重量%の範囲にある請求項5記載のペレット製造方法。
【請求項7】
前記第1軸の回転数が、20〜200min−1の範囲、前記第1混練機における混練時間が、5〜20分の範囲にあり、前記第2軸の回転数が、20〜200min−1の範囲、前記第2混練機における混練時間が、5〜20分の範囲にある請求項1ないし請求項6いずれかに記載のペレット製造方法。
【請求項8】
前記紙パウダーと前記澱粉との総重量に対する該紙パウダーの混合割合が、60〜80重量%の範囲、前記紙パウダーと前記澱粉との総重量に対する該澱粉の混合割合が、20〜40重量%の範囲にあり、前記紙パウダーの平均粒径が、50〜200μmの範囲、前記澱粉の平均粒径が、5〜150μmの範囲にある請求項1ないし請求項7いずれかに記載のペレット製造方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、ペレットを作るペレット製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
紙粉砕物および澱粉から作られたペレットとプラスチック樹脂とを押出機に投入し、押出機の内部においてペレットとプラスチック樹脂とを加熱下に混合して高温溶融物を作り、押出機に注入された水の気化によって溶融物を所定倍率に発泡させる発泡体製造方法がある(特許文献1参照)。この製造方法で使用されるペレットは、以下の方法で作られる。紙粉砕物と澱粉とをリボンミキサーで約60分間攪拌した後、それを混練機に移し、水を加えて混練機で約5分間混練して混合物とし、混合物を湿式造粒機に投入して造粒する。
【特許文献1】特開2003−2997号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
前記特許文献1に開示のペレット製造方法では、リボンミキサーに水を加えることなく、紙粉砕物と澱粉とを略乾燥状態で攪拌するから、紙粉砕物と澱粉との比重の差によってそれらが均一に混ざり合わず、紙粉砕物と澱粉とが不均一に混ざり合った状態で混練機に送られる場合がある。不均一に混ざり合った状態の紙粉砕物と澱粉とに水が加えられると、混練機において紙粉砕物と澱粉とを均一に混ぜ合わすことができず、それらが不均一に混ざり合ったペレットが作られてしまう。
【0004】
また、流動性を示さない紙粉砕物や澱粉が混練機のスクリューと擦れ合って摩擦熱が発生し、混合物の温度が局所的に増加して澱粉が加熱され、澱粉の一部が糊化する場合がある。澱粉の一部が糊化すると、糊化した澱粉が固まってペレットが極端に硬化する場合がある。糊化した澱粉が固まることで硬化したペレットを発泡体製造用の押出機に投入すると、押出機のスクリューでペレットを押し潰すことができず、ペレットが押出機のスクリューに食い込み、スクリューやシリンダの故障の原因になる。また、糊化した澱粉が固まったペレットを押出機のヒータで加熱したとしても、ペレットを溶融させることができないから、発泡体自体を作ることができない。
【0005】
さらに、澱粉の一部が糊化すると、糊化した澱粉が混練機のスクリューに付着し、混練機における混練機能が低下して紙粉砕物と澱粉とを均一に混ぜ合わすことができず、それらが不均一に混ざり合ったペレットが作られてしまう。紙粉砕物と澱粉とが不均一に混ざり合ったペレットにプラスチック樹脂を加え、前記発泡体製造方法によって発泡体を作ると、発泡体において紙粉砕物が略均一に分散せず、強度やクッション性が不十分な発泡体が作られてしまう場合がある。
【0006】
本発明の目的は、澱粉を糊化させることなく、紙パウダーと澱粉とが略均一に混ざり合ったペレットを作ることができるペレット製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記課題を解決するための本発明の前提は、所定量の紙パウダーおよび澱粉に水を加え、紙パウダーと澱粉とを水とともに混練して水分含有混合物を作る混練工程と、混合物を造粒して複数のペレットを作る造粒工程とを備えたペレット製造方法である。
【0008】
前記前提における本発明の特徴は、混練工程が、第1混練機と、第1混練機の下流側に配置された第2混練機とを備え、第1混練機が、紙パウダーと澱粉と水とを投入する第1混練槽と、一方向へ延びていて第1混練槽に回転可能に取り付けられた第1軸と、第1軸とともに一方向へ回転する第1ブレードとを有し、第2混練機が、混合物を投入する第2混練槽と、一方向と交差する方向へ延びていて第2混練槽に回転可能に取り付けられた第2軸と、第2軸とともに一方向と交差する方向へ回転する第2ブレードとを有し、このペレット製造方法の混練工程では、第1混練機において紙パウダーと澱粉と水とを一方向へ回転する第1ブレードによって混練して混合物を作った後、第2混練機において混合物を一方向と交差する方向へ回転する第2ブレードによって再混練することで、紙パウダーと澱粉とが略均一に混ざり合った水分含有混合物を作ることにある。
【0009】
本発明の一例として、第1混練機では、第1軸を時計回り方向へ所定時間回転させた後、該第1軸を反時計回り方向へ所定時間回転させ、第2混練機では、第2軸を時計回り方向へ所定時間回転させた後、該第2軸を反時計回り方向へ所定時間回転させる。
【0010】
本発明の他の一例として、第1混練機には、気化熱で水分含有混合物の混練時における摩擦熱を奪うアルコールが注入され、第1混練槽における混合物の温度が10〜30℃に保持される。
【0011】
本発明の他の一例として、第2混練機には、気化熱で水分含有混合物の混練時における摩擦熱を奪うアルコールが注入され、第2混練槽における混合物の温度が10〜30℃に保持される。
【0012】
本発明の他の一例としては、紙パウダーと澱粉との総重量に対する水の混合割合が20〜50重量%の範囲、第2混練機によって混練された後の水分含有混合物の水分含有率が32〜38%の範囲にある。
【0013】
本発明の他の一例としては、第1混練機に注入されるアルコールの混合割合が水の重量に対して2〜30重量%の範囲にあり、第2混練機に注入されるアルコールの混合割合が水の重量に対して2〜15重量%の範囲にある。
【0014】
本発明の他の一例としては、第1軸の回転数が20〜200min−1の範囲、第1混練機における混練時間が5〜20分の範囲にあり、第2軸の回転数が20〜200min−1の範囲、第2混練機における混練時間が5〜20分の範囲にある。
【0015】
本発明の他の一例としては、紙パウダーと澱粉との総重量に対する該紙パウダーの混合割合が60〜80重量%の範囲、紙パウダーと澱粉との総重量に対する該澱粉の混合割合が20〜40重量%の範囲にあり、紙パウダーの平均粒径が50〜200μmの範囲、澱粉の平均粒径が5〜150μmの範囲にある。
【発明の効果】
【0016】
本発明にかかるペレット製造方法によれば、一方向へ延びる第1軸とともに回転する第1ブレードによって紙パウダーと澱粉と水とを混練して水分含有混合物を作り、さらに、一方向と交差する方向へ延びる第2軸とともに回転する第2ブレードによって混合物を再混練するから、混合物を一方向とそれに交差する方向との2方向で十分に混練することができ、紙パウダーと澱粉とが略均一に混ざり合う混合物を作ることができる。このペレット製造方法では、2方向で十分に混練された水分含有混合物を造粒してペレットを製造するから、紙パウダーと澱粉とが略均一に混ざり合ってそれらが略均一に分散するペレットを作ることができる。
【0017】
第1混練機において第1軸を時計回り方向へ所定時間回転させた後、該第1軸を反時計回り方向へ所定時間回転させ、第2混練機において第2軸を時計回り方向へ所定時間回転させた後、該第2軸を反時計回り方向へ所定時間回転させるペレット製造方法は、第1混練機において第1軸を正逆両方向に回転させるとともに、第2混練機において第2軸を正逆両方向に回転させるから、第1混練機と第2混練機とにおいて水分含有混合物を4方向で十分に混練することができ、紙パウダーと澱粉とが略均一に混ざり合う混合物を作ることができる。このペレット製造方法では、4方向で十分に混練した水分含有混合物を造粒してペレットを作るから、紙パウダーと澱粉とが略均一に混ざり合ってそれらが略均一に分散するペレットを作ることができる。
【0018】
第1混練機においてアルコールが加えられ、水分含有混合物の温度が10〜30℃に保持されるペレット製造方法は、アルコールの気化熱で混練時における紙パウダーや澱粉と第1ブレードとの間の摩擦熱を奪うことができるから、混練時における澱粉の糊化を確実に防ぐことができる。ペレット製造方法は、糊化した澱粉の第1ブレードへの付着を防ぐことができるから、第1ブレードによって紙パウダーと澱粉とを水やアルコールとともに十分に混練することができ、紙パウダーと澱粉とが略均一に混ざり合う水分含有混合物を作ることができる。ペレット製造方法は、紙パウダーと澱粉とが略均一に混ざり合う水分含有混合物を造粒してペレットを作るから、紙パウダーと澱粉とが略均一に混ざり合ってそれらが略均一に分散するペレットを作ることができる。このペレット製造方法は、澱粉が糊化することはなく、ペレットの硬化を防ぐことができ、所定形状を保持しつつも低い圧力で容易に崩壊するペレットを作ることができる。このペレット製造方法によって作られたペレットは、それを発泡部材製造用の押出機に投入したとしても、ペレットが押出機のスクリューで容易に崩壊し、ペレットによって押出機のスクリューやシリンダが故障することはない。また、押出機のヒータで加熱することでペレットが容易に溶融するから、押出機を利用して発泡部材を確実に作ることができる。
【0019】
第2混練機においてアルコールが加えられ、水分含有混合物の温度が10〜30℃に保持されるペレット製造方法は、アルコールの気化熱で混練時における紙パウダーや澱粉と第2ブレードとの間の摩擦熱を奪うことができるから、混練時における澱粉の糊化を確実に防ぐことができる。ペレット製造方法は、糊化した澱粉の第2ブレードへの付着を防ぐことができるから、第2ブレードによって混合物をアルコールとともに十分に混練することができ、紙パウダーと澱粉とが略均一に混ざり合う水分含有混合物を作ることができる。ペレット製造方法は、紙パウダーと澱粉とが略均一に混ざり合う水分含有混合物を造粒してペレットを作るから、紙パウダーと澱粉とが略均一に混ざり合ってそれらが略均一に分散するペレットを作ることができる。このペレット製造方法は、澱粉が糊化することはなく、ペレットの硬化を防ぐことができ、所定形状を保持しつつも低い圧力で容易に崩壊するペレットを作ることができる。このペレット製造方法によって作られたペレットは、それを発泡部材製造用の押出機に投入したとしても、ペレットが押出機のスクリューで容易に崩壊し、ペレットによって押出機のスクリューやシリンダが故障することはない。また、押出機のヒータで加熱することでペレットが容易に溶融するから、押出機を利用して発泡部材を確実に作ることができる。
【0020】
紙パウダーと澱粉との総重量に対する水の混合割合が20〜50重量%の範囲にあり、第2混練機によって混練された後の水分含有混合物の含水率が34〜36%の範囲にあるペレット製造方法は、紙パウダーと澱粉とを水によって十分に混練することができ、紙パウダーと澱粉とが略均一に混ざり合う水分含有混合物を作ることができる。このペレット製造方法は、混合物が適度な流動性を有し、混合物が液状やゲル状になることはなく、造粒工程において所定形状を保持しつつも低い圧力で容易に崩壊するペレットを作ることができる。
【0021】
第1混練機に注入されるアルコールの混合割合が水の重量に対して2〜30重量%の範囲にあるペレット製造方法は、アルコールの気化熱で混練時における紙パウダーや澱粉と第1ブレードとの間の摩擦熱を確実に奪うことができるから、混練時における澱粉の糊化を確実に防ぐことができる。また、糊化した澱粉の第1ブレードへの付着を防ぐことができるから、第1ブレードによって紙パウダーと澱粉とを水やアルコールとともに十分に混練することができ、紙パウダーと澱粉とが略均一に混ざり合う水分含有混合物を作ることができる。第2混練機に注入されるアルコールの混合割合が水の重量に対して2〜15重量%の範囲にあるペレット製造方法は、アルコールの気化熱で混練時における紙パウダーや澱粉と第2ブレードとの間の摩擦熱を奪うことができるから、混練時における澱粉の糊化を確実に防ぐことができる。また、糊化した澱粉の第2ブレードへの付着を防ぐことができるから、第2ブレードによって混合物をアルコールとともに十分に混練することができ、紙パウダーと澱粉とが略均一に混ざり合う水分含有混合物を作ることができる。ペレット製造方法は、紙パウダーと澱粉とが略均一に混ざり合う水分含有混合物を造粒してペレットを作るから、紙パウダーと澱粉とが略均一に混ざり合ってそれらが略均一に分散するペレットを作ることができる。このペレット製造方法は、澱粉が糊化することはなく、ペレットの硬化を防ぐことができ、所定形状を保持しつつも低い圧力で容易に崩壊するペレットを作ることができる。
【0022】
第1軸および第2軸の回転数が20〜200min−1の範囲、第1混練機における混練時間が5〜20分の範囲にあり、第2混練機における混練時間が5〜20分の範囲にあるペレット製造方法は、第1混練機における高速回転の混練や長時間の混練による紙パウダーや澱粉と第1ブレードとの間の摩擦熱の発生を防ぐことができるとともに、第2混練機における高速回転の混練や長時間の混練による紙パウダーや澱粉と第2ブレードとの間の摩擦熱の発生を防ぐことができるから、澱粉の糊化を確実に防ぐことができる。このペレット製造方法は、澱粉が糊化することはなく、ペレットの硬化を防ぐことができ、所定形状を保持しつつも低い圧力で容易に崩壊するペレットを作ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0023】
添付の図面を参照し、本発明に係るペレット製造方法の詳細を説明すると、以下のとおりである。図1は、ペレット製造方法の各工程を示すブロック図であり、図2は、リボンミキサー14や攪拌ホッパー15、造粒機34の一例を示す図である。図3は、造粒機34を正面から示す図であり、図4は、このペレット製造方法によって作られたペレットPの斜視図である。図2,3では、前後方向を矢印A(図2のみ)、上下方向を矢印Bで示し、横方向を矢印C(図3のみ)で示す。図2では、混合物やペレットPの搬送方向を矢印で示す。ペレット製造方法は、紙パウダーと澱粉粉末とを水やアルコールとともに混練して水分含有混合物を作る混練工程11と、混合物から複数のペレットPを作る造粒工程12とから構成されている。なお、この製造方法には、紙パウダーや澱粉粉末を作る粉砕工程10と、ペレットPを乾かす乾燥工程13とが含まれる。
【0024】
粉砕工程11は、予備粉砕工程と微粉砕工程とに区分されている。予備粉砕工程には粗粉砕機(図示せず)が設置され、微粉砕工程には微粉砕機(図示せず)が設置されている。粉砕工程11では、粗粉砕機を使用して紙粉砕物が作られ、微粉砕機を使用して紙パウダーが作られる。さらに、微粉砕機を使用して澱粉粉末が作られる。予備粉砕工程と微粉砕工程とから紙パウダーを作る一例は、以下のとおりである。所定の大きさの紙およびパルプの少なくとも一方を粗粉砕機に投入し、粗粉砕機によって紙やパルプを数十cm〜数mmの紙粉砕物に加工した後、紙粉砕物を微粉砕機に投入し、紙粉砕物を数十μm〜数百μmの紙パウダーに加工する。微粉砕工程から澱粉粉末を作る一例は、塊状澱粉を微粉砕機に投入し、塊状澱粉を数μm〜数百μmの澱粉粉末に加工する。粗粉砕機には、ジョークラッシャ、ジャイレトリークラッシャ、コーンクラッシャ、ハンマークラッシャ、ロールクラッシャを使用することができる。微粉砕機には、ボールミル、媒体攪拌ミル、ローラミルを使用することができる。ボールミルには、転動ボールミル、振動ボールミル、遊星ボールミル、塔式ボールミルを使用することができる。媒体攪拌ミルには、攪拌槽ミル、アニュラミルを使用することができる。ローラミルには、遠心式ローラミル、油圧式ローラミルを使用することができる。
【0025】
紙には、バージン紙と古紙とのうちの少なくとも一方を使用することができる。古紙には、新聞古紙や雑誌古紙、印刷古紙、包装古紙、段ボール古紙、OA古紙等を使用することができる。バージン紙には、それを製造するときに発生する破紙や損紙を使用することもできる。紙パウダーには、広葉樹パルプと針葉樹パルプとのうちの少なくとも一方を原料としてそれらパルプを粉砕工程11によって粉状に粉砕したセルロース主体のパウダーを使用することもできる。パルプは、機械的パルプ、化学的機械パルプ、半化学的パルプ、化学的パルプのいずれであってもよい。紙やパルプには、塩素と蛍光漂白剤とを非含有のそれらを使用することが好ましい。紙やパルプが塩素や蛍光漂白剤を含む場合は、脱塩素処理や脱蛍光漂白剤処理を施して塩素と蛍光漂白剤とを排除する。
【0026】
澱粉は、原料澱粉や加工澱粉のうちの少なくとも一方を使用することができる。原料澱粉としては、とーもろこし澱粉、馬鈴薯澱粉、小麦澱粉、米澱粉、タピオカ澱粉のうちの少なくとも一つを使用することができるが、とーもろこし澱粉(コーンスターチ)を使用することが好ましい。加工澱粉には、澱粉誘導体、澱粉分解物、アルファ化澱粉がある。澱粉誘導体としては、エーテル化澱粉、エステル化澱粉、架橋澱粉のうちの少なくとも一つを使用することができる。澱粉分解物としては、焙焼デキストリンおよびブリティッシュガム、酸素変性デキストリン、酸分解澱粉、酸化澱粉のうちの少なくとも一つを使用することができる。水には、水道水を使用する。アルコールには、メチルアルコール、イソプロピルアルコール、n-プロピルアルコール、n-ブチルアルコール、2-ブチルアルコール、イソブチルアルコール、活性アルミアルコールのうちの少なくとも一つを使用することができる。
【0027】
混練工程11には、リボンミキサー14(第1混練機)と、ミキサー14の上下方向下方(下流側)に位置する攪拌ホッパー15(第2混練機)とが設置されている。リボンミキサー14は、設備塔16の上に載せられている。リボンミキサー14は、混練槽17(第1混練槽)と軸18(第1軸)と攪拌リボン19(第1ブレード)とを有する。混練槽17は、上方から下方へ向かって弧を画く周壁20と、周壁20の前後に位置する前後壁21と、上部開口22とを有する。混練槽17には、それら壁20,21に囲繞された収容空間23が画成されている。周壁20の底部には、攪拌ホッパー15につながるダクト24が連結されている。軸18は、混練槽17の収容空間23に位置して前後方向(一方向)へ延び、その両端部が混練槽17の前後壁21を貫通して軸受け25に支持されている。軸18は、電動機(図示せず)の駆動によって矢印Dで示す時計回り方向と反時計回り方向とへ回転する。攪拌リボン19は、軸18を取り囲むように前後方向へ略螺旋状に延びている。混練槽17の収容空間23には、矢印Fで示すように、紙パウダーと澱粉とが投入されるとともに、水とアルコールとが注入される。攪拌リボン19は、軸18の回転によって時計回り方向と反時計回り方向とへ回転し、紙パウダーや澱粉、水、アルコールを攪拌しつつ、紙パウダーと澱粉とを水やアルコールとともに混練する。混練工程11では、第1混練機として、リボンミキサー14に替えて、パドルミキサー、スクリュミキサーを使用することもできる。
【0028】
攪拌ホッパー15は、設備塔16の下方に配置されている。攪拌ホッパー15は、混練槽26(第2混練槽)と軸27(第2軸)と攪拌翼28(第2ブレード)とを有する。混練槽26は、上方から下方へ向かって漏斗状に延びる周壁29と、周壁29の上方に位置する上部壁30と、開閉可能な下部流出口31とを有する。混練槽26には、周壁29に囲繞された収容空間32が画成されている。軸27は、混練槽26の収容空間32に位置して上下方向(一方向と交差する方向)へ延び、その上端部が混練槽26の上部壁30を貫通し、上下端部が軸受け33に支持されている。軸27は、電動機(図示せず)の駆動によって矢印Eで示す時計回り方向と反時計回り方向とへ回転する。攪拌翼28は、上下方向へ少なくとも2段になって並び、軸27の周り方向外方に位置して軸27の周り方向へ真円を画くように延びている。混練槽26の収容空間32には、混練槽17から混合物が流入するとともに、アルコールが注入される。攪拌翼28は、軸27の回転によって時計回り方向と反時計回り方向とへ回転し、混合物とアルコールとを攪拌しつつ、混合物をアルコールとともに再混練する。混練工程11では、第2混練機として、攪拌ホッパー15に替えて、ポニミキサー、真空逆流ミキサー、ナウタミキサー、ハイスラッジャ、アイリッヒミキサー、ヘンシェルミキサー、パワーミキサー、コンビミックス、シュギーミキサーを使用することもできる。
【0029】
造粒工程12には、造粒機34が設置されている。造粒機34は、台座35に載せられている。造粒機34は、スクリュー押出機36(スクリュー横押出機)と、押出機36につながるスクリューコンベヤ37とから形成されている。攪拌ホッパー15と造粒機34との間には、ベルトコンベヤ38が配置されている。押出機36は、水分含有混合物が流入するホッパー39と、ホッパー39につながるシリンダ40と、シリンダ40の内部に回転可能に設置された2つのスクリュー41と、シリンダ40の先端部42の側方に取り付けられた多孔ダイス43とから形成されている。押出機36のホッパー39には、矢印Gで示すように、コンベヤ38から混合物が流入する。スクリュー41は、電動機44の駆動によって回転し、シリンダ40の内部に進入した混合物を混練するとともに、混合物をその後端部45から先端部42に向かって押圧しつつ押し出す。多孔ダイス43は、複数の円形貫通孔46を有し、スクリュー41によって押圧された混合物を貫通孔46によってヌードル状に加工する。
【0030】
スクリューコンベヤ37は、押出機36の上下方向下方に配置され、横方向へ長いケーシング47(トラフ)と、ケーシング47の内部に回転可能に設置されたスクリュー48とから形成されている。スクリュー48は、電動機(図示せず)の駆動によって回転し、ケーシング47に進入したヌードル状の混合物をケーシング47の入口49から出口50に向かって搬送する。ケーシング47の内壁とスクリュー48の螺旋部の先端との間には、わずかな間隙が形成されている。ヌードル状の混合物は、ケーシング47の内壁とスクリュー48の螺旋部の先端との間の間隙に進入しつつ、スクリュー48によってケーシング47の入口49から出口50に向かって搬送される。スクリュー48の螺旋部は、ヌードル状の混合物を切断する歯として機能し、間隙に進入したヌードル状の混合物を所定の長さに切断して複数の水分含有ペレットPに加工する。ゆえに、ヌードル状の混合物は、ケーシング47の入口49から出口50に向かって搬送される間に複数のペレットPに加工される。
【0031】
乾燥工程13には、造粒工程12で作られたペレットPを乾かす乾燥機(図示せず)が設置されている。造粒機34と乾燥機との間には、ベルトコンベヤ(図示せず)が配置されている。乾燥機は、進入口および排出口を有するユニットと、ユニットの内部に設置されたベルトコンベヤと、空気を加熱して温風を作る加熱器(熱源)と、加熱器によって作られた温風を送風する送風機と、温風をユニットの外側に排出する排風機とから形成されている。ベルトコンベヤは、ユニットの進入口と排出口との間に延びている。ベルトコンベヤには、多数の微細な貫通孔が形成されている。加熱器および送風機は、ベルトコンベヤの間に設置されている。排風機は、ユニットの上部に設置されている。
【0032】
ケーシング47の出口50からベルトコンベヤ上に順次落下した水分含有ペレットPは、コンベヤによって乾燥機に搬送される。コンベヤによってユニットの進入口に運ばれたペレットPは、ユニットの進入口からユニット内部のベルトコンベヤに移り、ベルトコンベヤ上を移動してユニットの進入口から排出口に向かう。ベルトコンベヤは、ペレットPをユニットの進入口から排出口に向かって所定の速度でゆっくりと搬送する。加熱器によって作られた温風は、送風機によってベルトコンベヤの下方からユニットの上方へ向かって送風される。温風は、コンベヤの貫通孔を通り抜け、ユニットの内部を循環しつつ、排風機によってユニットの外側に排出される。乾燥工程では、ベルトコンベヤ上を移動するペレットPが温風によって加熱され、ユニットの進入口から排出口に向かう間にペレットPに含まれる水分の一部が気化する。
【0033】
この製造方法によってペレットPを作る手順を説明すると、以下のとおりである。紙およびパルプの少なくとも一方を粗粉砕機に投入し、紙やパルプを粗粉砕機によって粗粉砕して紙粉砕物を作った後、紙粉砕物を微粉砕機に投入し、紙粉砕物を微粉砕機によって微粉砕して紙パウダーを作る。紙パンダーは、集塵機(図示せず)によって集められ、一時、収容ホッパー(図示せず)に保管される。塊状澱粉を微粉砕機によって微粉砕して澱粉粉末を作る。澱粉粉末は、集塵機(図示せず)によって集められ、一時、収容ホッパー(図示せず)に保管される。紙パウダーと澱粉粉末とが収容ホッパーからリボンミキサー14の攪拌槽17に投入され、同時に水とアルコールとが攪拌槽17に注入される。攪拌槽17では、紙パウダーと澱粉と水とアルコールとがミキサー14の攪拌リボン19によって攪拌され、紙パウダーと澱粉とが水やアルコールとともに混練され、所定の流動性を有する水分含有混合物が作られる。
【0034】
リボンミキサー14の軸18は、混練時間の略半分を時計回り方向へ回転し、混練時間の残りの略半分を反時計回り方向へ回転する。それによって、攪拌リボン19が時計回り方向と反時計回り方向とへ回転する。ミキサー14では、紙パウダーと澱粉と水とアルコールとが攪拌リボン19によって時計回り方向と反時計回り方向との2方向で攪拌混練される。攪拌槽17の内部では、水に溶解せずかつ流動性を示さない紙パウダーや澱粉が攪拌リボン19と擦れ合って摩擦熱が生じるが、アルコールの気化熱が摩擦熱を奪うから、摩擦熱で混合物の温度が上昇することはない。混練槽17における混練中の混合物の温度は、アルコールの気化熱によって10〜30℃に保持されている。ゆえに、ミキサー14の攪拌混練過程において澱粉が糊化することはない。なお、軸18は、時計回り方向と反時計回り方向とのいずれか一方にのみ回転してもよい。
【0035】
ミキサー14による紙パウダーと澱粉と水とアルコールとの混練時間は、5〜20分である。また、軸18の回転数は、20min−1以上かつ200min−1以下の範囲にある。軸18の回転数が20min−1未満では、攪拌リボン19を介して紙パウダーと澱粉と水とアルコールとを十分に攪拌混練することができず、紙パウダーと澱粉とが略均一に混ざり合う混合物を作ることができない。混練時間が20分を超過し、軸18の回転数が200min−1を超過すると、ミキサー14の攪拌混練過程において摩擦熱が発生し易く、摩擦熱で澱粉の一部が糊化してしまう場合がある。ミキサー14では、混練時間と軸18の回転数とが前記範囲にあるから、高速回転の混練や長時間の混練による紙パウダーや澱粉と攪拌リボン19との間の摩擦熱の発生を防ぐことができ、ミキサー14の攪拌混練過程における澱粉の糊化を確実に防ぐことができる。
【0036】
紙パウダーと澱粉粉末とをあわせたそれらの総重量に対する水の混合割合(攪拌槽17に注入される水の割合)は、20重量%以上かつ50重量%の範囲にある。水の混合割合が20重量%未満では、紙パウダーと澱粉粉末とを十分に混練することができず、紙パウダーと澱粉とが略均一に分散する混合物を作ることができない。また、造粒機34(スクリュー押出機36)による混練で混合物の粘性が著しく増加し、ほとんど流動性を示さない混合物が作られるから、造粒工程12において混合物が脆く崩れて所定形状のペレットを作ることができない場合がある。水の混合割合が50重量%を超過すると、造粒機34(スクリュー押出機36)による混練で混合物に適度な粘性を付与することができず、混合物の粘性が著しく低下し、造粒工程12においてペレット自体を作ることができない場合がある。このペレット製造方法では、紙パウダーと澱粉粉末との総重量に対する水の混合割合が前記範囲にあるから、造粒工程12において適度な粘性と適度な流動性とを有する混合物を作ることができ、かつ、紙パウダーと澱粉とが略均一に混ざり合った所定形状のペレットPを作ることができる。
【0037】
リボンミキサー14の攪拌槽17に注入する水の温度は、0℃以上かつ30℃以下の範囲にある。水の温度が0℃未満では、水が凍結し、アルコールの気化が不十分になるとともに、水を介して紙パウダーと澱粉粉末とを十分に混練することができず、紙パウダーと澱粉とが略均一に分散する混合物を作ることができない。水の温度が30℃を超過すると、混合物の温度が上昇するとともに、アルコールが早期に気化し、アルコールの気化熱を利用して摩擦熱を奪うことができず、混合物の温度上昇と摩擦熱とによって澱粉の一部が糊化する場合がある。澱粉の一部が糊化すると、それが攪拌リボン19や攪拌翼28に付着し、リボンミキサー14や攪拌ホッパー15における混練機能が低下して紙パウダーと澱粉とを均一に混ぜ合わすことができない。このペレット製造方法では、注入する水の温度が前記範囲にあるから、澱粉の糊化を防ぐことができ、紙パウダーと澱粉とが略均一に混ざり合ったペレットPを作ることができる。
【0038】
リボンミキサー14に注入するアルコールの混合割合は、注入される水の重量に対して2重量%以上かつ30重量%以下の範囲にある。アルコールの混合割合が2重量%未満では、アルコールの気化熱を十分に利用することができず、紙パウダーや澱粉と攪拌リボン19との間の摩擦熱を奪うことができないから、澱粉の一部が糊化する場合がある。このペレット製造方法では、ミキサー14に注入するアルコールの混合割合が前記範囲にあるから、摩擦熱を確実に奪うことができ、ミキサー14における攪拌混練過程において澱粉が糊化することを確実に防ぐことができる。
【0039】
リボンミキサー14における混練時間が経過すると、水分含有混合物が攪拌槽17からダクト24を通って攪拌ホッパー15の攪拌槽26に流入し、同時に攪拌槽26にアルコールが注入される。攪拌槽26では、混合物がアルコールとともに攪拌ホッパー15の攪拌翼28によって再度攪拌混練される。攪拌ホッパー15の軸27は、混練時間の略半分を時計回り方向へ回転し、混練時間の残りの略半分を反時計回り方向へ回転する。それによって、攪拌翼28が時計回り方向と反時計回り方向とへ回転する。ホッパー15では、混合物とアルコールとが攪拌翼28によって時計回り方向と反時計回り方向との2方向で混練される。攪拌槽26の内部では、混合物を形成する紙パウダーと澱粉とが攪拌翼28と擦れ合って摩擦熱が生じるが、アルコールの気化熱が摩擦熱を奪うから、摩擦熱で混合物の温度が上昇することはない。混練槽26における混練中の混合物の温度は、アルコールの気化熱によって10〜30℃に保持されている。ゆえに、攪拌ホッパー15の攪拌混練過程において澱粉が糊化することはない。なお、軸27は、時計回り方向と反時計回り方向とのいずれか一方にのみ回転してもよい。
【0040】
攪拌ホッパー15による混合物の混練時間は、5〜20分である。また、軸27の回転数は、20min−1以上かつ200min−1以下の範囲にある。軸27の回転数が20min−1未満では、攪拌翼28を介して混合物とアルコールとを十分に攪拌混練することができず、紙パウダーと澱粉とが略均一に混ざり合う混合物を作ることができない。混練時間が20分を超過し、軸27の回転数が200min−1を超過すると、攪拌ホッパー15の攪拌混練過程において摩擦熱が発生し易く、摩擦熱で澱粉の一部が糊化してしまう場合がある。ホッパー15では、混練時間と軸27の回転数とが前記範囲にあるから、高速回転の混練や長時間の混練による混合物と攪拌翼28との間の摩擦熱の発生を防ぐことができ、ホッパー15の攪拌混練過程における澱粉の糊化を確実に防ぐことができる。
【0041】
攪拌ホッパー15に注入するアルコールの混合割合は、注入される水の重量に対して2重量%以上かつ15重量%以下の範囲にある。アルコールの混合割合が 重量%未満では、アルコールの気化熱を十分に利用することができず、混合物と攪拌翼28との間の摩擦熱を奪うことができないから、澱粉の一部が糊化する場合がある。このペレット製造方法では、攪拌ホッパー15に注入するアルコールの混合割合が前記範囲にあるから、摩擦熱を確実に奪うことができ、攪拌ホッパー15における攪拌混練過程において澱粉が糊化することを確実に防ぐことができる。また、アルコールを介して混合物が再混練されるから、混合物において紙パウダーと澱粉とを略均一に分散させることができる。なお、攪拌槽17や攪拌槽26では、混合物を攪拌混練中、注入されたアルコールが気化するとともに、混合物に含まれる水がわずかに気化する。
【0042】
紙パウダーと澱粉粉末とを合わせたそれらの総重量に対する紙パウダーの混合割合は、60重量%以上かつ80重量%以下の範囲にあり、紙パウダーと澱粉粉末とを合わせたそれらの総重量に対する澱粉粉末の混合割合は、20重量%以上かつ40重量%以下の範囲にある。紙パウダーの混合割合が60重量%未満であって澱粉粉末の混合割合が40重量%を超過すると、混合物における澱粉の割合が必要以上に増加し、摩擦熱によって澱粉の一部が糊化する場合があり、紙パウダーと澱粉とを略均一に混ぜ合わすことができない場合がある。紙パウダーの混合割合が80重量%を超過するとともに、澱粉粉末の混合割合が20重量%未満では、自着性がない紙パウダーの混合物における割合が必要以上に増加し、造粒機34(スクリュー押出機36)による混練で混合物に所定の粘性を付与することができず、混合物の粘性が著しく低下し、所定形状のペレットを作ることができない場合がある。このペレット製造方法では、紙パウダーと澱粉粉末とを合わせたそれらの総重量に対する紙パウダーや澱粉粉末の混合割合が前記範囲にあるから、造粒工程12において適度の粘性と適度の流動性とを有する混合物を作ることができ、かつ、紙パウダーと澱粉粉末とが略均一の混ざり合った所定形状のペレットPを作ることができる。
【0043】
紙パウダーは、その平均粒径が50μm以上かつ200μm以下の範囲にある。紙パウダーの平均粒径が50μm未満では、紙パウダーを50μm未満の粒子径に加工するためにさらに複数の粉砕工程を必要とし、ペレットPの生産コストが上昇してしまう。紙パウダーの平均粒径が200μmを超過すると、流動性を示さない紙パウダーがリボンミキサー14や攪拌ホッパー15の混練機能を低下させ、リボンミキサー14や攪拌ホッパー15において紙パウダーと澱粉粉末とを略均一に混ぜ合わすことができず、混合物に紙パウダーや澱粉の偏りが生じる場合がある。澱粉粉末は、その平均粒径が5μm以上かつ150μm以下の範囲にある。澱粉粉末の平均粒径が5μm未満では、塊状澱粉を5μm未満の粒子径に加工するための粉砕工程を必要とし、ペレットPの生産コストが上昇してしまう。澱粉粉末の平均粒径が150μmを超過すると、流動性を示さない澱粉がリボンミキサー14や攪拌ホッパー15の混練機能を低下させ、リボンミキサー14や攪拌ホッパー15において紙パウダーと澱粉粉末とを略均一に混ぜ合わすことができず、混合物に紙パウダーや澱粉の偏りが生じる場合がある。このペレット製造方法では、紙パウダーと澱粉粉末との平均粒径が前記範囲にあるから、コストがかからず、かつ、紙パウダーと澱粉とが略均一に混ざり合ったペレットPを作ることができる。
【0044】
混練工程11では、前後方向へ延びる軸18に取り付けられた攪拌リボン19の時計回り方向と反時計回り方向との2方向の回転によって紙パウダーと澱粉粉末とが水やアルコールとともに混練され、さらに、上下方向へ延びる軸27に取り付けられた攪拌翼28の時計回り方向と反時計回り方向との2方向の回転によって水分含有混合物が再混練されるから、混合物が合計4方向で混練される。ゆえに、混練工程11では、水やアルコールを介して紙パウダーと澱粉とを十分に攪拌混練することができ、紙パウダーと澱粉とが略均一に混ざり合うとともに、適度な流動性を有する水分含有混合物を作ることができる。攪拌ホッパー15によって混練された後の水分含有混合物の含水率は、32%以上かつ38%以下の範囲、好ましくは34%以上かつ36%以下の範囲にある。ゆえに、水分含有混合物は、それが液状やゲル状になることはなく、適度な流動性を有する。ここで、水分含有混合物の含水率は、{(水分含有混合物の全重量−混合物の乾燥後の全重量)/混合物の乾燥後の全重量}×100で算出した。なお、混練工程11では、軸18,27の回転速度を下げることで摩擦熱を防ぎ、澱粉の糊化を防ぐことができれば、攪拌槽17に水のみを注入し、攪拌槽17や攪拌槽26へのアルコールの注入を省くこともできる。
【0045】
攪拌ホッパー15における混練時間が経過すると、ホッパー15の下部流出口31が開き、水分含有混合物がベルトコンベヤ38上に順次落下する。混合物は、ベルトコンベヤ38によってスクリュー押出機36に搬送され、押出機36のホッパー39に投入されてホッパー39からシリンダ40に進入する。混合物は、スクリュー41の回転によって混練かつ押圧されながら、シリンダ40の後端部45から先端部42に向かって押し出され、多孔ダイス43の貫通孔46を通ることで複数本のヌードル状に加工される。押出機36のスクリュー41によって混練された混合物は、適度な粘性と適度な流動性とを発現する。なお、押出機36で混練された後の混合物の粘度は、10〜10Pa・sの範囲、好ましくは10〜10Pa・sの範囲にある。混合物の粘度が10Pa・s未満では混合物の粘性が不十分であり、混合物が容易に流動し、混合物の粘度が10Pa・sを超過すると混合物の粘性が高く、混合物が容易に崩れてしまうから、混合物をヌードル状に加工することができず、造粒工程12において所定形状のペレットを作ることができない。このペレット製造方法では、押出機36で混練された後の混合物の粘度が前記範囲にあるから、造粒工程12において混合物が流動してしまうことや脆く崩れることがなく、所定形状のペレットPを確実に作ることができるとともに、ペレットPがその形態を保持することができる。
【0046】
ヌードル状の混合物は、多孔ダイス43から落下しつつ、スクリューコンベヤ37のケーシング47の入口49からケーシング47内部に進入する。ヌードル状の混合物は、スクリュー48の回転にともなってケーシング47の入口49から出口50に向かって移動しつつ、ケーシング47の内壁とスクリュー48の螺旋部の先端との間の間隙に進入し、スクリュー48の螺旋部の先端によって所定の長さに切断され、複数の水分含有ペレットPになる。ペレットPは、ケーシング47の出口50からベルトコンベヤ上に順次落下し、ベルトコンベヤによって乾燥機に搬送される。ペレットPは、ベルトコンベヤによってユニットの進入口に運ばれた後、コンベヤからユニット内部に設置されたベルトコンベヤ上に移動し、コンベヤによってユニットの進入口から排出口に向かって搬送される。
【0047】
なお、ユニットの進入口から排出口までのベルトコンベヤの走行距離は、1m以上かつ20m以下の範囲にあり、ベルトコンベヤの走行速度は、0.02m/s以上かつ0.1m/s以下の範囲、好ましくは0.03m/s以上かつ0.08m/s以下の範囲、より好ましくは0.04m/s以上かつ0.05m/s以下の範囲にある。ベルトコンベヤの走行距離が1m未満であってベルトコンベヤの走行速度が0.1m/sを超過すると、ペレットPに含まれる水分が気化せず、水分を減らすことができない。ベルトコンベヤの走行距離が20mを超過し、ベルトコンベヤの走行速度が0.03m/s未満では、ペレットPの加熱時間が長くなって、ペレットPに含まれる水分が大きく減少してしまう。また、澱粉が糊化する場合があり、固化した澱粉によってペレットPが極端に硬化する場合がある。
【0048】
ペレットPは、コンベヤの貫通孔を通る温風やユニットの内部を循環する温風によって加熱され、ユニットの進入口から排出口に向かう間に、それに含まれる水分の一部が気化する。ここで、ユニットの内部温度は、ペレットPに含まれる水分を減少させることができ、かつ、ペレットPを形成する澱粉が糊化しない温度に保持されている。具体的には、40℃以上かつ50℃以下の範囲、好ましくは45℃以上かつ50℃以下の範囲に保持されている。ユニット58の内部温度が40℃未満では、ペレットPに含まれる水分が気化せず、水分を減らすことができない。ユニットの内部温度が50℃を超過すると、ペレットPが必要以上に加熱され、ペレットPに含まれる水分が大きく減少してしまう。また、澱粉が糊化し、固化した澱粉によってペレットPが極端に硬化する場合がある。この製造方法では、ユニットの内部温度や、ベルトコンベヤの走行距離、ベルトコンベヤの走行速度が前記範囲にあるから、ベルトコンベヤ上を進入口から排出口に向かって移動するペレットを約10〜1000秒間かつ45〜50℃の雰囲気で乾燥させることで、ペレットPを形成する澱粉の糊化を防ぎつつ、ペレットPに含まれる水分を適度に減らすことができる。
【0049】
乾燥工程13では、ペレットPに含まれる水分の一部が気化し、造粒工程12よりもペレットPが乾くが、ペレットPに含まれる水分の全てが気化するわけではなく、ペレットPが完全に乾燥することはない。乾燥工程13を経たペレットPは、それに含まれる澱粉が糊化しておらず、所定量の水分を含有する。ペレットPを形成する紙パウダーと澱粉とは、水素結合によって互いに結合している。乾燥工程13を経たペレットPは、それが紙パウダーと澱粉とが略均一に混ざり合った混合物からつくられているから、それに紙パウダーの塊や澱粉の塊が形成されておらず、紙パウダーと澱粉とが略均一に分散している。乾燥工程13を経た後のペレットPは、その水分含有率が12.0%以上かつ20.0%以下の範囲にある。このペレット製造方法では、乾燥工程13においてペレットPを完全に乾燥させることがないから、ペレットを完全に乾燥させることによるペレットの極端な硬化や崩壊圧力の増加を防ぐことができる。
【0050】
乾燥工程13を経たペレットPは、澱粉が糊化しておらず、所定量の水分を含有するとともに、紙パウダーと澱粉とが水素結合によって互いに結合されているから、所定の形状を保持しつつも100〜490Nの圧力(崩壊圧力)で容易に崩壊する。また、ペレットPに含まれる澱粉は、150〜190℃の温度で溶解する。ペレットPは、図4に示すように、略円柱状を呈し、その長さL1が0.5mm以上かつ10.0mm以下の範囲にあり、その直径L2が1.0mm以上かつ5.0mm以下の範囲にある。ペレットPは、その嵩比重が0.2以上かつ1.0以下の範囲にある。ここで、嵩比重とは、成形されたペレットPの寸法からその体積を計算し、ペレットPの質量を除して求めた比重である。
【0051】
ペレット製造方法は、時計回り方向と反時計回り方向とへ回転する攪拌リボン19(第1ブレード)によって紙パウダーと澱粉と水とアルコールとを混練して水分含有混合物を作り、さらに、時計回り方向と反時計回り方向とへ回転する攪拌翼28(第2ブレード)によって混合物を再混練するから、リボンミキサー14(第1混練機)と攪拌ホッパー15(第2混練機)とにおいて混合物を4方向で十分に混練することができ、紙パウダーと澱粉とが略均一に混ざり合う水分含有混合物を作ることができる。このペレット製造方法では、4方向で十分に混練した水分含有混合物を造粒してペレットPを作るから、紙パウダーと澱粉とが略均一に混ざり合ってそれらが略均一に分散するペレットPを作ることができる。
【0052】
図5は、図4のペレットPを用いて作られる発泡部材51の製造方法の一例を示す工程概略図であり、図6は、図5の製造方法によって作られた発泡部材51の斜視図である。発泡部材51は、ペレットPとポリオレフィン系熱可塑性合成樹脂52の粉末を原料とし、押出機53を使用して製造される。発泡部材51は、押出機53に取り付けられたダイ(図示せず)によって角柱状に成形される。
【0053】
ポリオレフィン系合成樹脂52には、ポリプロピレンとポリエチレンとのいずれか一方、または、それらを所定の割合で混合した樹脂を使用する。ポリプロピレンには、ブロック重合ポリプロピレン、ランダム重合ポリプロピレン、ホモ重合ポリプロピレン、メタロセン−ポリプロピレンのうちの少なくとも1種類を使用することができる。ポリエチレンには、低密度ポリエチレン、リニア低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、メタロセン触媒ポリエチレン、変成ポリエチレン、エチレンビニルアセテート(EVA)のうちの少なくとも1種類を使用することができる。なお、ポリプロピレンには、線状ポリプロピレンとイソプレンとラジカル重合開始剤とを反応させた改質ポリプロピレンを使用することもできる。線状ポリプロピレンには、プロピレンの単独重合体や共重合体、ブロック共重合体、ランダム共重合体のうちの少なくとも1種類を使用することができる。
【0054】
押出機53によって発泡部材51を製造する手順の一例を説明すると、以下のとおりである。複数のペレットPと所定量の熱可塑性合成樹脂52の粉末とを押出機53のホッパー54に投入した後、押出機53の中段から押出機53のシリンダ55内部に水56を注入する。ペレットPと熱可塑性合成樹脂52とは、押出機53のホッパー54からシリンダ55内部に進入し、押出機53のヒータ(図示せず)によって120〜190℃に加熱されつつ、シリンダ55内部に設置されたスクリュー(図示せず)の回転によって混練される。シリンダ55内部では、ペレットPに含まれる水分が沸騰し、それによって澱粉が糊化してペレットPが溶融するとともに、熱可塑性合成樹脂52が溶融し、紙パウダーと溶融した澱粉および熱可塑性合成樹脂52とが混練されて所定温度の高温溶融物になる。高温溶融物では、紙パウダーが略均一に分散している。高温溶融物は、スクリューの回転によって押圧されつつシリンダ55の先端部57に向かって次第に移動する。なお、押出機53に投入される前のペレットPは、澱粉が糊化しておらず、100〜490Nの圧力で容易に崩壊するから、押出機53のスクリューによって即座に押し潰される。
【0055】
押出機53の中段から注入された水56は、スクリューを介して高温溶融物に混入される。水56が溶融物に混入されると、高温溶融物の温度によって水56が瞬時に気化する。水56が気化すると、それにともなって溶融物の内部に多数の気泡が形成され、溶融物が押出機53の先端部57に取り付けられたダイから押し出されたときに気泡の膨張にともなって溶融物が所定倍率に一気に膨張(発泡)し、発泡部材51が作られる。ダイから押し出された発泡部材51は、その温度が次第に低下して固形化する。発泡部材51の内部では、温度が低下して固化した澱粉が気泡58を包被する膜を形成している。発泡部材51は、固化した澱粉によってその強度が保持されている。発泡部材51では、紙パウダーが略均一に分散している。なお、ペレットPを形成する紙パウダーの平均粒径が50〜200μmの範囲にあるから、紙パウダーが溶融した熱可塑性合成樹脂52の中で分散不良を起こすことはなく、発泡部材51の内部に紙パウダーの塊が形成されることはない。
【0056】
この発泡部材製造方法では、前記ペレット製造方法によって作られたペレットPを使用することで、紙パウダーが略均一に分散し、かつ、優れた耐衝撃性と優れたクッション性とを有する発泡部材51を作ることができる。前記ペレット製造方法によって作られたペレットPを発泡部材51を製造する押出機53に投入したとしても、ペレットPが押出機53のスクリューで容易に崩壊し、ペレットPによって押出機53のスクリューやシリンダが故障することはない。また、押出機53のヒータで加熱することでペレットPが容易に溶融するから、押出機53を利用して発泡部材51を確実に作ることができる。
【0057】
押出機53の内部における水56の混入前の高温溶融物の温度は、120℃以上かつ190℃以下の範囲、好ましくは140以上かつ170℃以下の範囲にある。溶融物の温度が120℃未満では、混入する水56の量にもよるが、水56が溶融物の内部で瞬時に気化せず、溶融物の内部における発泡が不十分となり、発泡部材51の内部に多数の気泡58を作ることができない。溶融物の温度が190℃を超過すると、熱可塑性合成樹脂52や紙パウダー、澱粉の性状が温度によって変化し、特に、紙パウダーが黄ばんだり、黒ずんだりすることで、発泡部材51自体が変色してしまう。高温溶融物の総重量に対する水56の混合割合は、10重量%以上かつ30重量%以下の範囲にある。水56の混合割合が10重量%未満では、水56の気化を十分に利用することができず、高温溶融物の内部における発泡が不十分となり、発泡部材51のクッション性が低下する。水56の混合割合が30重量%を超過すると、水56が瞬時に気化せず、高温溶融物の内部における発泡が不十分となり、発泡部材51に十分な気泡58が形成されず、発泡部材51のクッション性が低下する。
【0058】
発泡部材51の単位体積当たりの発泡倍率は、5〜60倍であり、好ましくは5〜30倍である。発泡倍率が5倍未満では、発泡部材51に気泡58が十分に形成されておらず、発泡部材51のクッション性が不十分となる。発泡倍率が60倍を超過すると、発泡部材51の強度が著しく低下し、わずかな衝撃で発泡部材51が損壊してしまう場合がある。発泡部材51は、独立気泡が40%以上であり、平均気泡径が2.0mm以下である。独立気泡率は50%以上が好ましく、平均気泡径は1.5mm以下が好ましい。発泡部材51の燃焼カロリーは、4500〜6000Kcal/kgの範囲にある。
【0059】
ペレットPとポリオレフィン系熱可塑性合成樹脂52とをあわせた総重量に対する熱可塑性合成樹脂52の混合割合は、20重量%以上かつ45重量%以下の範囲にある。熱可塑性合成樹脂52の混合割合が20重量%未満では、高温溶融物の内部における発泡が不十分となり、発泡部材51にわずかしか気泡58が形成されず、発泡部材51のクッション性が低下する。熱可塑性合成樹脂52の混合割合が45重量%を超過すると、紙パウダーや澱粉よりも燃焼カロリーが高い熱可塑性合成樹脂52の割合が増え、発泡部材51の燃焼カロリーが増加し、燃焼カロリーが6000kcal/kgを超過してしまう場合がある。
【0060】
発泡部材51は、それが紙パウダーと澱粉とを含むから、それが熱可塑性合成樹脂52のみから作られている場合と比較し、その燃焼カロリーが低く、その焼却処理時に焼却炉を傷めることはない。発泡部材51は、ペレットPを形成する紙パウダー、澱粉粉末の混合割合や熱可塑性合成樹脂52の混合割合を変えることで、その燃焼カロリーを前記範囲で調節することができる。発泡部材51は、ベンゼン環を有さないポリオレフィン系熱可塑性合成樹脂52を使用するとともに、ポリスチレン樹脂を含有しないから、その焼却時に二酸化炭素のみが発生し、煤煙の発生がなく、環境に悪影響を及ぼすことはない。
【図面の簡単な説明】
【0061】
【図1】ペレット製造方法の各工程を示すブロック図。
【図2】リボンミキサーや攪拌ホッパー、造粒機の一例を示す図。
【図3】造粒機を正面から示す図。
【図4】ペレット製造方法によって作られたペレットの斜視図。
【図5】図4のペレットを用いて作られる発泡部材の製造方法の一例を示す工程概略図。
【図6】図5の製造方法によって作られた発泡部材の斜視図。
【符号の説明】
【0062】
10 粉砕工程
11 混練工程
12 造粒工程
13 乾燥工程
14 リボンミキサー(第1混練機)
15 攪拌ホッパー(第2混練機)
17 混練槽(第1混練槽)
18 軸(第1軸)
19 攪拌リボン(第1ブレード)
26 混練槽(第2混練槽)
27 軸(第2軸)
28 攪拌翼(第2ブレード)
P ペレット
【出願人】 【識別番号】597022540
【氏名又は名称】株式会社環境経営総合研究所
【出願日】 平成18年7月18日(2006.7.18)
【代理人】 【識別番号】100108442
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 義孝


【公開番号】 特開2008−23721(P2008−23721A)
【公開日】 平成20年2月7日(2008.2.7)
【出願番号】 特願2006−195210(P2006−195210)